“KARA CİSMİN KUVVETİ”, UZAY-ZAMAN GEOMETRİSİNE VE TOPOLOJİSİNE BAĞLI
Silindirik bir kara cisim ve yakındaki bir atomun illüstrasyonu.
2013'te Avusturya'dan bir grup fizikçi "kara gövde kuvveti" adı verilen yeni ve olağan dışı bir güç bulunduğunu önermişti. Kara cisimlerin, atomlar ve moleküller gibi yakınlardaki nesneleri püskürten kara cisim radyasyonunu yayması uzun zamandan beri bilinmektedir. Fakat fizikçiler kara cisimlerin teorik olarak bu cisimler üzerinde cazip bir kuvvet uyguladıklarını gösterdi. Bu kuvveti "kara cisim kuvveti" olarak adlandırdılar ve kara cisim radyasyona göre daha güçlü olabileceğini ve (çok küçük parçacıklar için) yerçekiminden de daha güçlü olabileceğini gösterdiler.
EPL'de yayınlanan yeni bir araştırmada, Ceará Eyalet Üniversitesi'ndeki CR Muniz ve ekibi, Brezilya'nın Ceará kentinde bulunan farklı bir fizikçi ekibi teorik olarak kara cisim kuvvetinin yalnızca cisimlerin geometrisine bağlı olmadığını gösterdi Hem uzay-zaman geometrisi hem de topoloji üzerinde durmaktadır. Bazı durumlarda bu son faktörleri hesaba katmak, kara cisim kuvvetinin etkisini önemli ölçüde arttırır. Sonuçlar, gezegen ve yıldız oluşumu ve muhtemelen laboratuvar temelli deneyler gibi çeşitli astrofizik senaryolar için etkileri vardır.
Muniz diyor ki “Bu çalışma, 2013'te keşfedilen kara cisim kuvveti, güçlü yer çekim kaynakları ve kozmik dizeler gibi egzotik cisimlerin yanı sıra yoğunlaştırılmış madde içinde bulunan daha yalın olanları içeren daha geniş bir bağlamda ortaya koyuyor.” Bilim adamlarının 2013'te gösterdiği gibi, bir kara cisim tarafından emilen ısı, kara cisimlerin, yakındaki atomların ve moleküllerin atomik enerji seviyelerini değiştiren elektromanyetik dalgaları yayması üzerine ortaya çıkar. Bu kaymalar, atomların ve moleküllerin radyasyon yoğunluğunun yüksek olması nedeniyle onları bir araya getirerek kara cisimlere çekilmelerine neden olur.
Yeni çalışmada fizikçiler küresel siyah cisimleri ve silindirik siyah cisimleri araştırdılar ve uzay zamanının topolojisinin ve yerel eğriliğinin siyah cisim kuvvetlerini nasıl etkilediğini gösterdiler. Bir nötron yıldızı gibi (uzay süresi çok eğik olan) ultra-yoğun küresel kar cisimlerin, düz uzay süresince kara cisimlere kıyasla eğrilikten dolayı daha güçlü bir kara cisim kuvveti ürettiklerini gösterdiler. Bunun nedeni, yerçekiminin, hem siyah cismin sıcaklığını hem de yakındaki atomların ve moleküllerin siyah cismi "görmesi" için katı açı değiştirdiğini açıklıyorlar. Öte yandan Güneş gibi daha az yoğun bir kara cisim (uzay süresi daha az kavisli olduğunda), düz cisiminkine çok benzer bir kara cisim kuvveti üretir. Ardından araştırmacılar, küresel özelliklerini değiştiren ve farklı bir etki yolu bulan küresel bir monopole ilişkin davayı değerlendirdiler. Diğer küresel siyah cisimler için ise, uzay-zaman etkileri yerçekimseldir ve kara cisime olan uzaklığa bağlı olarak azalır, çünkü küresel monopol, topolojik niteliktedir ve mesafe ile azalır, ancak sonunda sabit bir değere ulaşır.
Son olarak, çevresel olarak uzay süresi etrafında düz olan silindirik kara cisimlerin kara cisim kuvvetini araştırırken, bilim adamları sıcaklık için hiçbir yerçekimi düzeltmesi bulamadılar, ancak şaşırtıcı bir şekilde, yakınlardaki nesnelerin açılarını etkiledi. Ve silindirik bir kara cisim sonsuz ince hale geldiğinde, varsayımsal bir kozmik tele dönüştüğünde, kara cisim kuvveti tamamen kaybolur. Genel olarak, bilim adamları, kara cisim kuvvetiyle ilgili bu yeni keşfedilen geometrik ve topolojik etkilerin, bu sıra dışı gücün evrendeki nesneler üzerindeki rolünü aydınlatmaya yardımcı olacağını düşünüyorlar.
Muniz diyor ki, “Ultra-yoğun kaynaklardan dolayı kara gövde kuvvetinin yoğunlaşmasının, çok enerjik parçacıkların emisyonu ve kara delik etrafındaki toplama diskleri oluşumu gibi, kendileri ile ilişkili fenomenleri belirlenebilir bir şekilde etkileyebileceğini düşünüyoruz.” “Bu kuvvet, bu gibi nesnelerin yaydığı Hawking radyasyonunun saptanmasına da yardımcı olabilir, çünkü bu radyasyonun siyah cisim spektrumuna uyduğunu biliyoruz. Gelecekte, o kuvvetin diğer uzay zamanlarındaki davranışlarını ve ek boyutların üzerindeki etkisini araştırmak istiyoruz.”
Çeviri: Celal DEMİRTAŞ
More information: C. R. Muniz et al. "Dependence of the black-body force on spacetime geometry and topology." EPL. DOI: 10.1209/0295-5075/117/60001
Referans Derği:Europhysics Letters (EPL)
Yayınlama tarihi: 26.05.2017